基于生态护坡的河道治理模式研究

宋 玲

(灯塔市水利工作服务中心，辽宁 辽阳 111300)

传统的硬质式护坡阻断了水陆系统的信息交流以及对地下水的补给，改变了天然河流的自然属性和水生物种原有栖息环境。同时，裁弯取直在一定程度上增加水流速度，增强水力冲刷河岸、河底的能力，因硬化裸露的岸坡使得各种污染物无法被过滤吸收而直接排入河流，并产生水体污染。目前，护坡护岸、堤防达标、河道疏浚等措施已普遍应用于中小河流治理工程，随着人们对生态景观、河流环境、水文化要求的提高，河道生态护坡逐渐成为今后的发展方向[1-2]。

一般地，人工生态护坡与自然生态护坡为河道治理的两种基本形式。前者主要解决水土流失、岸坡坍塌的问题，比较适用于有通航要求的乡镇和城市河道；后者保护生态和河堤的主要途径为利用根系发达的植物，从而实现改善生态环境、防治水土流失和固土的目标。对此，要优先考虑自然生态护岸充分发挥植物吸收、分解污染物和固土的作用；对于两岸间距较窄、泄洪排涝量较大且水流速度快的河道，宜选择人工生态护岸，为减少刚性结构多使用自然材料，尽可能选择生态方格或互嵌生态模块，以此美化工程环境、防治水土流失和固土保沙。总体而言，如何兼顾河道生态环境与防洪安全，充分融合人水相亲、自然生态的治水理念，优选出适用于不同河道的生态护坡型式非常重要[3-5]。

1 生态护坡设计原则

1)安全性：河道岸坡的安全稳定直接受到风浪、水流的冲蚀淘刷影响，减少河道受冲刷侵蚀作用以及保护岸坡土体为河道护坡的基本要求，故岸坡抗冲刷能力与安全稳定性应作为生态护坡设计的首要原则。

2)生态性：河道生态护坡要为水生植物生长提供适宜的空间，护坡结构的选择应符合孔隙率较大的要求，维持不阻断地下水与河流之间的信息交流，充分利用岸坡植物维护河流生态系统平衡，切实提升河道自净能力和岸坡整体稳定性，尽量不选择生硬、视觉单调的护坡结构。

3)地域性：不同河道的水文地质、地貌形态、河流走势等环境条件存在明显的地域性与差异性，应充分考虑地域场所特点及生态景观要求，结合防洪治理规划和自然岸线特点，在保证区域大环境与河道景观协调性的情况下，因地制宜的设计河道岸坡，切忌完全照搬照抄其他河道治理方法。此外，生态护坡应符合减少资源消耗、节约成本、可就地取材的要求，充分利用可再生资源有效提高其利用率，并且工程材料选用时尽量选择可再生资源[6]。

4)自然性：天然河道走向蜿蜒，为维持河流原有的空间环境和自然属性，应坚持“遇弯则弯、易宽则宽”的原则随层次、地形的变化而变化，尽量保持原有地貌，修复河流横向和纵向连通性。河道治理工程措施的设计应尽量减少对河流生态的干扰，确保水系统的良性运行，一旦破坏河流的结构形态势必会导致生态系统的失衡。

2 典型的生态护坡方法

预制混凝土块、浆砌石、干砌石、混凝土等为传统的护坡材料类型，这些材料具有增强岸坡稳定性、防治水土流失和保证防洪安全的功能，但也给自然景观和河流生态造成影响，加剧了水域、陆域环境恶化以及生态失衡，降低了河流自净能力。随着人们环保意识的增强和水生态文明建设的加快，传统的硬质式护坡存在的弊端日趋显露，严重制约着河流水生态功能与社会服务功能的提升，因此应用新型的建筑材料与先进的护坡技术势必成为河道护坡的发。

2.1 三维植被网草皮护坡

植草护坡属于一种普遍适用且最经济的技术措施，可利用相互交织的植被根系发挥固结土体的作用，以此固结边坡土体，植被能够明显减少波浪爬高以及降雨入渗量，增强边坡稳定性和土地抗剪强度，蒸腾作用有利于减少土壤含水量与孔隙水压力。

三维植被网草皮护坡是一种综合利用三维网垫、植物、面层植草共同消浪和护岸的护坡型式，通过将网垫锚固于边坡以形成基底。从材料类型上高分子材料聚丙烯、聚乙烯等构成了三维网垫层，而完整的复合种植基还有种植型土壤播撒草籽和碎石等组成。从结构形式上，利用平行于土壤方向的可双向拉伸的平面网与垂直于土壤方向无法拉伸的多层网组成三维网垫层，为使得土壤垂直方向上的多层网状空间更加稳定，还可利用热熔焊接法连接网层间的节点。土壤层、土工网垫层、植草层待草皮完全生长后牢固的结合一起，从而生成一个牢固稳定的整体，这种网状结构具有更加宽松的空间，在为砂粒与土壤的填充提供足够的网空间的同时，也给草皮生长提供较好的生存环境[7]。

施工方法：整坡后将1层三维网垫自上而下沿岸坡表面铺设，利用“L”型铆钉及上下各1道锚固沟固定，并把适于野菊花、狗牙根等乡土草生长的耕植土覆盖至坡面，厚约5cm，撒播草种待其成长，三维网垫与生根后的植物相互交织形成绿化固土系统。

将草皮种植加固土层安置于每个土工格内，由此即可生产固土种植基，而高分子材料聚丙烯、聚乙烯等经过加工处理可以形成土工格结构，土工格的设立可以提高护坡的摩擦阻力，加之草皮的种植，能够可以提高护坡的承受能力以及土壤层的稳定性。此外，对于汛期早期草皮出现起浮的现象三维网的固定措施可以有效避免，三维网与植被根系共同发挥加紧浅层、防护岸坡面层的作用。

2.2 天然鹅卵石散铺护坡

上游山区型河道存在洪水暴涨暴落、源短流急的典型特征，总体概括为“一短、两快、四大”的特点，即历时短，洪水快涨快落，含沙量、水流速度、破坏力、冲刷力大。

山涧河谷型河道易受洪水冲刷，造成河床淤积加剧、河岸崩塌陡立，漫滩堆积、河道宽窄不一，岸线不稳、泄洪能力差，沿岸乡镇安全受到潜在威胁。

虽然传统的护坡型式或混凝土挡墙能够达到抗滑稳定、防洪安全等要求，但硬质式护岸的生态景观效果较差。根据工程实践经验和类似项目设计方案，遵循就地取材、因地制宜的原则，充分考虑自然生态与防洪排涝最终选择鹅卵石散铺护岸，以充分发挥其生态效益效果和体现河道自然风貌。

施工方法：天然鹅卵石散铺护坡比较适用于具有较缓比降的宽浅滩处，通过造滩、护坎创设奇异的河流风貌，通常这生态护岸建于急流或弯道处的常水位以下。工程商要求卵石粒径搭配合理、坡面自然、摆砌整齐，河槽底、顶厚1.2m和0.8m。河道护坡为细石级配，生态护岸厚约0.4m，基底深1.5-2.0m、宽1.0-1.2cm，可以适当加大弯曲和易冲刷河段的基座。

2.3 新型预制混凝土块护坡

平原型河道治理工程普遍存在石料采购困难、难以保证施工质量的问题，河道整治存在较高的环境要求，并且大多数为城区治理河段，将孔隙率较高的混凝土预制护坡用于河道治理中的迎水侧护坡[8]。

预制块护坡存在管护方便、便于维修、工期短、强度高、稳定性好、可机械化施工和工厂化预制等特点，较高的孔隙率有利于发挥其良好的消浪功能，具有良好的堤坡变形适应性，乡土草种能够生长于孔隙内，成本投资适中且护坡生态性较好。新型预制混凝土块护坡既有保持水土、加固土壤、美化城市形象的功能，又能符合生态环境及现代人们生活需求，这种护坡结构型式多样，其适用范围也存在一定差异，自锁式、连锁式和新型大三角式预制块生态护坡比较常见。

近年来，在河道生态治理工程中新型大三角预制混凝土砌块生态护坡得到越来越广泛的应用，并且其环境、经济效益较好。从工程实践出发，因受到船行波、风浪、暴雨及船闸泄水水流冲刷等因素作用，通航河道淤积、岸坡崩塌等问题突出，而这种护岸型式能够有效解决以上问题。

将4块呈三角形的单个块体拼接在一起可形成新型大三角预制混凝土砌块生态护坡的基本单元，每个单元呈正方形，其尺寸为1.2m×1.2m，护坡厚120mm，这种铰接连锁构造的生态护坡结构能增强岸坡的抗冲能力，预制块设置于迎水侧时宜用钢绞线连接稳固，并且水下施工的基本条件为铰链成排，从下而上依次铺设1层土工布、厚100mm的碎石垫层。为更好的突出护岸的生态效果，可以将三叶草、猫尾草、紫苜蓿等矮草播种至水面以上预制块开孔之间，草皮种植前将厚40-100mm的腐殖土铺筑于坡面上，合理养护草皮以提高其成活率。

2.4 现浇植草型生态混凝土护坡

现浇植草型生态混凝土护坡主要由随机复合而成的多孔型混凝土组成，其中少量的细料、混有硅灰与炉渣的水泥、粗制骨料为制作多孔型混凝土的主要原料，这种护坡型式一般包括保持水土的原料、肥料、多孔混凝土材料和种植型土壤等。工程中，砖石或碎石粒径应符合植物生长要求，以植物根系附着与生长空间实现混凝土构件的绿化，有效融合环境保护与工程建设的目标[9]。

从上而下现浇植草型生态混凝土护坡的结构层为70mm厚客土种子、100mm厚生态混凝土和30m粗砂，孔隙率要求25%-30%，抗压强度最低≥7MPa。施工过程中先将C20混凝土浇筑至坡面上，框格尺寸2m×2m，框格梁宽0.12m、深0.25m，相邻缝隙之间距离16m，将闭孔板(厚10mm)填至封内。将适于植草的生态混凝土浇筑至框格内，植草自然搭配且不少于2种类型，绿化率要求超过95%。

这种护坡一般适用于边坡较高的河段，其具有良好的生态效果，但投资成本较高，对骨料级配和施工工艺的要求严格，因此多用于景观要求较高的城区河道治理工程。

3 结 论

防洪安全为河道整治工程的基本要求，如何有机结合生态建设与防洪减灾，实现“生态、自然、水清、岸绿”的治理目标逐渐成为河道治理的发展方向。生态护岸设计应坚持利于维护、经济合理、生态优先、安全适用、节约资源的原则，注重新设备、新技术、新材料在河道治理中的使用，在选择护岸、护坡结构型式时尽可能避开传统的硬质式措施，防止出现视觉上的污染。在保证防洪安全的情况下，将河道治理呈人水和谐、水质清澈、绿色环绕的“生态廊道”，已成为现代水利和水生态文明的必然要求。